基于Kinect的青少年健身体感游戏设计与实现

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国民的身体健康及体质状况是一个涉及到国家长治久安、兴旺发达的根本因素。然而本世纪以来,伴随着社会生活节奏的逐渐加快,以及物质生活的日渐丰富,传统生活模式和生活习惯已然发生了巨大的改变。亚健康、肥胖、心血管疾病等缺少运动所造成的相关不健康因素,越来越多的影响着国民体质。为了实现运动促进健康系统的闭环管理,即通过对人体的多项生理特征的采集、感知,进而形成相关的健康干预方案和处方,并通过相应的实践平台加以执行,与此同时进行采集和反馈,最终形成完整的闭环流程。而在相应的流程中,运动干预的实践平台尤为重要,而且实现难度也相应更为困难。它既涉及到运动处方的有效展开,又涉及到运动中实际效果的评测,而且还要面临着人机交互的趣味性等运动者主观感受的设计。正是基于此,课题组希望科学化的健身指导方式能够以趣味性的平台展示和评估。  体感设备和技术近些年发展迅速,基于体感交互的应用与开发也是当前热门研究领域,相关应用也层出不穷。尤其在游戏行业中,与传统的游戏模式相比,体感游戏摆脱传统鼠标的操作方式,取而代之的是用户的手势与姿态,通过这种交互,能够给玩家带来更强的真实感和操控感,增强了游戏的游戏性和可玩性,在众多体感设备中,Kinect是目前市面上最为主流的体感设备,技术方面相对比较成熟。本文首先对Kinect设备本身的技术特点进行分析和研究,然后对基于体感设备的应用游戏设计与开发进行介绍,再结合当下青少年身体素质普遍低下,同时缺乏运动兴趣的情况下,该文探索了一款基于Kinect设备并针对青少年的交互式健身游戏高抬腿原型的设计与实现。该原型充分利用了Kinect的数据、运算和交互的特点,结合一个真实与虚拟结合的场景的构建,设计了一种让玩家沉浸在游戏环境中的体感游戏。游戏以青少年高抬腿运动为内容载体,结合故事、规则和界面等游戏元素的设计,为玩家提供了较强的参与性和沉浸感。  游戏平台整体采用Unity3D游戏引擎进行开发,通过CMU Kinect Wrapper中间件实现Kinect与unity3D的整合,把Kinect捕获到的数据导入Unity3D中进行处理。游戏原型在设计上采用FBX文件格式作为3dsMax和Unity3D之间的数据交换格式,编写了相应的游戏主逻辑程序和相关界面声音代码。在游戏设计的部分,本文以游戏性的提升为切入点,主要讨论了如何结合技术的特点对游戏的交互性、规则和呈现进行设计,以及设计时应秉承的原则。最后,本文对于高抬腿原型的测试过程、方法和结论进行了总结。  本文的研究成果不仅为课题组后续健康体感游戏的开发提供技术保障,也为通过虚拟体感设备识别复杂运动姿态提供参考,在未来会有更多的体感游戏集成到平台中,服务于青少年健身项目。
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